智s能儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對(duì)策探索

□王 瑛 強(qiáng)大壯 李 寧 舒丹丹

《智能儀器》作為機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課，它是集專(zhuān)業(yè)性、實(shí)踐性以及應(yīng)用性為一體的課程，所以在整個(gè)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)安排上非常重要，由于時(shí)代的發(fā)展，智能儀器實(shí)驗(yàn)課與課堂教學(xué)矛盾日益凸顯，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)、掌握整體智能儀器架構(gòu)的積極性。因此對(duì)智能儀器實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革勢(shì)在必行。

一、智能儀器實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革研究

自動(dòng)化本科專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的課程中包含一門(mén)綜合性較強(qiáng)的智能儀器實(shí)驗(yàn)課程，智能儀器實(shí)驗(yàn)課它是一項(xiàng)富有特色專(zhuān)業(yè)性和實(shí)踐性的課程，將大一到大三所學(xué)的檢測(cè)與傳感技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電子電路以及程序設(shè)計(jì)融為一體，而形成的一門(mén)課程。學(xué)習(xí)這門(mén)課程，主要是為了使學(xué)生將智能儀器的軟硬件設(shè)計(jì)方式以及整體結(jié)構(gòu)掌握好。在教授學(xué)生時(shí)，使學(xué)生的理論內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合并加以融合是關(guān)鍵一點(diǎn)。在開(kāi)展智能儀器實(shí)驗(yàn)課時(shí)，應(yīng)當(dāng)將學(xué)生主觀能動(dòng)性和思維創(chuàng)造性充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，再與前三年學(xué)習(xí)的主干知識(shí)相結(jié)合，培育學(xué)生主動(dòng)分析、處理問(wèn)題以及創(chuàng)造能力。

(一)缺少一本適合本專(zhuān)業(yè)全面性知識(shí)結(jié)構(gòu)的教材，少數(shù)教學(xué)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有滯后性。課堂效果的良好與否，與教材是否配套有很大關(guān)系。雖然目前智能儀器實(shí)驗(yàn)課教材有很多種類(lèi)，也有較為活躍的市場(chǎng)，然而這些教材都各有各的特色和重點(diǎn)，不過(guò)少數(shù)的教材內(nèi)容不能符合時(shí)代的發(fā)展即具有滯后性，且教材內(nèi)容多無(wú)法將重點(diǎn)突出。因此在教材不適合當(dāng)今自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)，且教師在沒(méi)有相對(duì)完整、全面教材為依托的情況下，應(yīng)當(dāng)在備課中加以完善。根據(jù)此類(lèi)狀況得知，一套有完整的教學(xué)內(nèi)容、知識(shí)結(jié)構(gòu)完備、系統(tǒng)性的智能實(shí)驗(yàn)儀器課程顯得異常重要。

(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和形式具有局限性。通過(guò)近兩年的追蹤和調(diào)查得知，少數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要作用仍然是為了驗(yàn)證程序的正確性，缺少對(duì)整個(gè)智能儀器結(jié)構(gòu)以及硬件設(shè)備的認(rèn)知度。在十二個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課中，由于授課時(shí)安排的不合理性，在實(shí)驗(yàn)課中所做的實(shí)驗(yàn)基本上都是軟件實(shí)驗(yàn)，硬件實(shí)驗(yàn)幾乎沒(méi)有，當(dāng)結(jié)束本門(mén)課程授課時(shí)，學(xué)生由于沒(méi)有硬件實(shí)驗(yàn)作依托，也就無(wú)法掌控智能儀器的整體架構(gòu)，因此教學(xué)效果大大減弱。

(三)時(shí)間安排不合理。在安排實(shí)驗(yàn)課程時(shí)與理論內(nèi)容有很大矛盾。在進(jìn)行理論教學(xué)時(shí)，每次上四個(gè)自然班，然而在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)室也只能容納一個(gè)自然班。所以當(dāng)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課教學(xué)時(shí)，必須要用四節(jié)課來(lái)完成一個(gè)學(xué)時(shí)的教學(xué)任務(wù)。并且教師在分理論課和實(shí)驗(yàn)課的主次時(shí)，都認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課要給理論課讓路，因此就將實(shí)驗(yàn)課挪到晚自習(xí)或者占用學(xué)生周末的時(shí)間，這就加大了智能儀器實(shí)驗(yàn)課教師的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也擾亂了學(xué)生自己制定的學(xué)習(xí)計(jì)劃。長(zhǎng)此以往，學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析能力，那么實(shí)驗(yàn)的成效也就可想而知。因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)就會(huì)形成惡性循環(huán)。另外，實(shí)驗(yàn)教師和各科教師沒(méi)有做到有效的交流和溝通，致使教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能很好的融合。在對(duì)各個(gè)教職工進(jìn)行行政劃分時(shí)，過(guò)度區(qū)別任課和實(shí)驗(yàn)教師在分工和身份上的不同，將他們分到不同工作單位中，由于不在相同的部門(mén)，他們基本上沒(méi)有任何交流，更何談兩者之間的合作。

二、智能儀器實(shí)驗(yàn)課程的改革措施

提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)成效，使學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將智能儀器的整體架構(gòu)和概念構(gòu)建起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，同時(shí)找尋出解決問(wèn)題的新方法和新思路。

(一)更新教材，使教材能夠與實(shí)驗(yàn)相配套。關(guān)于智能儀器課程教材的編寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)一改片面地介紹知識(shí)面的弊端，不但要涵蓋傳感與檢測(cè)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電子電路以及程序技術(shù)，而且要將三大知識(shí)點(diǎn)有機(jī)融合在一起。只是單獨(dú)講單片機(jī)不合理，同時(shí)要將教材簡(jiǎn)化，使教材與實(shí)驗(yàn)課程具有同步性，將冗長(zhǎng)的篇幅改變成簡(jiǎn)明扼要的文字，使智能儀器實(shí)驗(yàn)成效大大提升。同時(shí)，在編寫(xiě)教材時(shí)，機(jī)械工程學(xué)院、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)中心和系里給予大力支持。促使教師投入到編寫(xiě)教材的行列中，使任課教師能夠通過(guò)實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并以本專(zhuān)業(yè)的大綱為依據(jù)，吸取各個(gè)教師的長(zhǎng)處，來(lái)補(bǔ)足原有教材的不足。

(二)將培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)和方法明確。在舊式的教學(xué)大綱中，一個(gè)實(shí)驗(yàn)單元是由兩個(gè)學(xué)時(shí)組成，學(xué)生在進(jìn)行操作或者實(shí)驗(yàn)時(shí)，只能以制定的指導(dǎo)手冊(cè)來(lái)完成，以達(dá)到加深理解理論課堂中所學(xué)知識(shí)的目的。為了改變這一不良現(xiàn)象，在出臺(tái)新式大綱后，將完善的智能儀器定義以及運(yùn)用綜合知識(shí)能力的掌握加入其中，同時(shí)將重點(diǎn)難點(diǎn)放在信號(hào)檢測(cè)和處理技術(shù)上，并且使學(xué)生有主動(dòng)搜尋文獻(xiàn)資料和查詢知識(shí)的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題的能力。近年來(lái)，學(xué)校投入到專(zhuān)門(mén)從事自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的力度加大，在該實(shí)驗(yàn)中心的大部分實(shí)驗(yàn)室針對(duì)本專(zhuān)業(yè)的學(xué)生全天開(kāi)放。自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以將有利條件加以利用，安排自己課余時(shí)間去實(shí)驗(yàn)室來(lái)設(shè)計(jì)智能儀器。通過(guò)這樣的方式既提高了設(shè)備的利用率，又能夠培養(yǎng)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的能力。這種改革，為非本地學(xué)生提供了極大的方便，他們可以利用周末不回家的時(shí)間來(lái)使用實(shí)驗(yàn)室。開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為學(xué)生的競(jìng)賽成功提供非常大的幫助。

(三)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)進(jìn)行合理的安排。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容時(shí)，應(yīng)當(dāng)將整體的智能儀器概念著重考量，特別是展開(kāi)職能接觸測(cè)溫儀的試驗(yàn)中，包括信號(hào)調(diào)試、測(cè)溫傳感器、鍵盤(pán)的顯示、AD 轉(zhuǎn)換器、數(shù)字通信等步驟。在學(xué)生將傳感器確定之后，就應(yīng)當(dāng)對(duì)怎樣設(shè)計(jì)符合要求的供電電路，怎樣實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換，怎樣將前面的放大電路設(shè)計(jì)出來(lái)等問(wèn)題展開(kāi)思考;應(yīng)當(dāng)依據(jù)測(cè)溫?zé)犭娕紓鞲衅鞯奶匦?，?duì)冷鍛溫度的補(bǔ)給問(wèn)題展開(kāi)考量;要解決怎樣從模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，怎樣來(lái)解決問(wèn)題的特性，怎樣實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信以及分辨率的測(cè)量等問(wèn)題;在輸出通道的試驗(yàn)中，重點(diǎn)將輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)、顯示以及數(shù)字信號(hào)的輸出等進(jìn)行著重的考量。透過(guò)該類(lèi)綜合性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生全面認(rèn)識(shí)整個(gè)智能儀器架構(gòu)，在教學(xué)質(zhì)量提高的同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。在學(xué)生自己發(fā)揮主觀能動(dòng)性將設(shè)計(jì)完成初級(jí)產(chǎn)品之后，大部分學(xué)生都很有成就感，進(jìn)而提升了他們對(duì)本專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。另外將綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)代替原有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)之后，原來(lái)兩學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課現(xiàn)在已經(jīng)讓學(xué)生有很多鍛煉創(chuàng)造能力的機(jī)會(huì)，從而加強(qiáng)了實(shí)踐性的訓(xùn)練。為了能夠使實(shí)驗(yàn)課效果更好，教師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)培訓(xùn)，一是將《機(jī)械工程學(xué)院青年教師培訓(xùn)計(jì)劃》制定出來(lái)，即教師在參加工作最初半年應(yīng)當(dāng)先去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)習(xí)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程的每個(gè)環(huán)節(jié)都爛熟于心，系統(tǒng)掌控設(shè)備的運(yùn)行狀況。還可以讓青年教師深入到機(jī)械制造業(yè)的一線去進(jìn)行鍛煉，在企業(yè)的實(shí)踐中將實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力加強(qiáng);二是老教師有較為豐富的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，因此在劃分團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行幫扶時(shí)，鼓勵(lì)老教師利用自己的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)這一寶貴財(cái)富，來(lái)帶動(dòng)剛剛進(jìn)入團(tuán)隊(duì)的青年教師，通過(guò)“幫扶”方法來(lái)逐漸累積經(jīng)驗(yàn)，使年輕教師的實(shí)踐能力提升。

三、結(jié)語(yǔ)

本文提出了更新教材、明確學(xué)生學(xué)習(xí)的方向和目標(biāo)以及合理安排實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)這三點(diǎn)建議，希望機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的教師團(tuán)隊(duì)能夠予以借鑒，為智能儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程深化改革作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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